KONSTRUKTsII1

Метод предельных состояний

Метод предельных состояний заложен во всех нормативных документах, отличается простотой использования, научной и статистической обоснованностью.

Предельным называется состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям.

Технический регламент о безопасности зданий и сооружений (ФЗ № 384) дает более широкое и юридически выверенное определение.

Предельное состояние строительных конструкций – состояние строительных конструкций здания или сооружения, за пределами которого дальнейшая эксплуатация здания или сооружения опасна, недопустима, затруднена или нецелесообразна, либо восстановление работоспособного состояния здания или сооружения невозможно или нецелесообразно.

© Соколов М. С.

6

Строительные объекты должны удовлетворять требованиям

(критериям), соответствующим следующим предельным состояниям:

-первая группа - состояния строительных объектов, превышение которых ведет к потере несущей способности строительных конструкций и возникновению аварийной расчетной ситуации;

-вторая группа - состояния, при превышении которых нарушается нормальная эксплуатация строительных конструкций, исчерпывается ресурс их долговечности или нарушаются условия комфортности;

-особые предельные состояния - состояния, возникающие при особых воздействиях и ситуациях и превышение которых приводит к разрушению сооружений с катастрофическими последствиями.

© Соколов М. С.

7

К первой группе относятся:

-  разрушение любого характера (например, пластическое, хрупкое,

усталостное); -  потеря устойчивости отдельных конструктивных элементов или

сооружения в целом; -  условия, при которых возникает необходимость прекращения

эксплуатации (например, чрезмерные деформации в результате деградации свойств материала, пластичности, сдвига в соединениях, а также чрезмерное раскрытие трещин).

© Соколов М. С.

8

Ко второй группе относятся:

-  достижение предельных деформаций конструкций (например, предельных прогибов, углов поворота) или предельных деформаций оснований,

устанавливаемых исходя из технологических, конструктивных или эстетико-

психологических требований;

-  достижение предельных уровней колебаний конструкций или оснований,

нарушающих нормальную работу оборудования или вызывающих вредные для здоровья людей физиологические воздействия;

-  образование трещин, не нарушающих нормальную эксплуатацию строительного объекта;

-  достижение предельной ширины раскрытия трещин; -  другие явления, при которых возникает необходимость ограничения во времени

эксплуатации сооружения из-за нарушения работы оборудования,

неприемлемого снижения эксплуатационных качеств или расчетного срока службы сооружения (например, коррозионные повреждения).

© Соколов М. С.

9

В основе расчета по первой группе предельных состояний (прочности,

устойчивости) лежит условие: разрушение не наступит, если наибольшие напряжения не превысят минимального расчетного сопротивления.

Расчетные формулы для подбора сечений и проверки несущей способности конструкций по первому предельному состоянию получаются из основного неравенства:

N / S ≤1

где N – наибольшее усилие в конструкции, вызываемое, внешними нагрузками и воздействиями;

S – предельная наименьшая несущая способность конструкции,

зависящая от прочности материала, размеров сечения, условий её работы.

© Соколов М. С.

10

Цель расчета по второй группе предельных состояний – не допустить ни одного из предельных состояний второй группы.

Считается, что предельное состояние второй группы не наступит, если будет удовлетворено условие

f ≤ [ f ]

где f - определенная из расчета деформация (перемещение, угол поворота, ширина раскрытия трещины и т.д.) от внешних нормативных нагрузок.

[ f ] - нормативная (предельная допустимая) деформация конструкции

(перемещение, угол поворота, ширина раскрытия трещины и т.д.),

которая определяется в соответствии с требованиями СП или технологическими заданиями и требованиями.

© Соколов М. С.

11

Нормативные и расчетные значения

сопротивлений материалов

При расчетах по предельным состояниям первой и второй групп в качестве главного прочностного показателя материала устанавливается его сопротивление R, которое может иметь нормативное и расчетное значения.

За нормативные сопротивления Rn приняты гарантированные значения предела текучести и временного сопротивления, приводимые в государственных стандартах или технических условиях.

R —расчетное сопротивление материала, определяется делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу γm.

Коэффициент надежности по материалу учитывает возможные отклонения сопротивления материала в неблагоприятную сторону от нормативных значений, несоответствие фактической работы материала в конструкциях и его работы при испытании в образцах, а также возможность попадания в конструкции материала со свойствами ниже установленных в ГОСТ.

Кроме того, расчетные сопротивления в расчетах следует принимать с коэффициентом условий работы γс, который учитывает особенности работы материалов, элементов и соединений конструкций, а также зданий и сооружений в целом.

Значения коэффициентов принимаются в соответствии с указаниями нормативных документов.

© Соколов М. С.

12

Нагрузки и воздействия

Нагрузка – механическая сила, прилагаемая к строительным конструкциям и (или) основанию здания или сооружения, и определяющая их напряженно-

деформированное состояние.

Воздействие – явление, вызывающее изменение напряженно-деформированного состояния строительных конструкций здания или сооружения.

© Соколов М. С.

13

Классификация нагрузок.

В зависимости от продолжительности действия нагрузок различают постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки.

Постоянные нагрузки - изменение расчетных значений в течение расчетного срока службы строительного объекта мало по сравнению с их средними значениями; к

постоянным нагрузкам относятся: вес частей сооружений, несущих и ограждающих конструкций, вес и давление грунтов (насыпей, засыпок), горное давление,

гидростатическое давление, усилия предварительного напряжения.

Длительные нагрузки - сохраняющие расчетные значения в течение большого промежутка времени эксплуатации строительного объекта; к длительным нагрузкам относятся: вес перегородок, подливок, подбетонок; вес стационарного оборудования,

инженерных коммуникаций; давление жидкостей, газов, сыпучих тел в емкостях; вес складируемых материалов; температурные и технологические воздействия от оборудования; вес отложений производственной пыли; воздействия, обусловленные деформациями основания, изменением влажности, усадкой, ползучестью.

© Соколов М. С.

14

Кратковременные - длительность действия расчетных значений значительно меньше срока службы сооружения; к кратковременным нагрузкам относятся: нагрузки от оборудования возникающие в пускоостановочном, переходном, испытательном режимах; при перестановке оборудования, вес людей и ремонтных материалов в зонах обслуживания оборудования, нагрузки от людей, животных,

оборудования на перекрытиях жилых, общественных,

сельскохозяйственных зданий с полными нормативными значениями;

нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования,

включая вес транспортируемых грузов, от транспортных средств,

климатические (снеговые, ветровые, температурные, гололедные)

нагрузки; нагрузки, возникающие при изготовлении, хранении и перевозке конструкций.

© Соколов М. С.

15